CN110776869B - 一种耐高温高强度聚氨酯结构胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温高强度聚氨酯结构胶及其制备方法。本发明所述聚氨酯结构胶由A组分和B组分按质量比为4~6:1组成,所述A组分由改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇、小分子二元醇、无机填料、触变剂、除水剂及助剂组成,所述B组分为多异氰酸酯。本发明采用改性蓖麻油、支化聚醚多元醇替代传统的聚醚多元醇,保证得到的产品具有较好耐水解性能,同时提高了产品的耐高温性能;加入小分子二元醇,提高固化速度及强度;对各种金属的粘接力都很优秀,具有较高的滚筒剥离强度;本发明得到的产品不使用任何溶剂,环保性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂及其制备方法,尤其是涉及一种耐高温高强度聚氨酯结构胶及其制备方法。
背景技术
金属复合板、蜂窝夹心复合板、三明治复合板广泛用于各种车辆、船舶、飞机等交通工具的制造上,具有材质质量轻,强度高的优点。其中板材与金属材料的连接主要依靠结构型胶粘剂。
聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂。具有较高的反应活性,对含有活泼氢的或吸水性的基材具有较高的粘接强度,如金属、木材、泡沫板、纤维、木材、皮革、塑料等,既可以室温固化,也可以加热固化,容易形成交联的结构,胶层硬度也高,耐低温性能优异,柔韧性好,剥离强度高,尤其是耐冲击、耐振动、耐疲劳性能好,非常适合于各种交通工具的复合板材制造。
但目前市场上的聚氨酯结构胶普遍存在着耐高温性能差、粘接强度偏低的问题,本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐高温、高强度、环保的聚氨酯结构胶及其制备方法。
发明内容
针对现有的聚氨酯结构胶存在的耐高温性能差、粘接强度偏低的问题,本发明提供了一种耐高温高强度聚氨酯结构胶及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,由A组分和B组分按质量比为4~6:1组成;
所述A组分包括以下组分及各组分重量份数如下:
所述A组分的粘度为25000-35000mPa·s;
所述B组分为多异氰酸酯,包括以下组分及各组分重量份数如下:
多亚甲基多苯基异氰酸酯(聚合MDI) 80~100份
碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI) 0~20份;
所述改性蓖麻油多元醇,是一种以蓖麻油为基础的羟基杂化改性物,其羟值为50-200mgKOH/g,官能度为2-3,为市售商品;优选使用美国凡特鲁斯公司的POLYCIN D265、D290或T400商品;
所述支化聚醚多元醇为一种100%固含的支化的油脂化学聚醚多元醇,其羟值为100-1000mgKOH/g,官能度为2.5-4.0,为市售商品;优选使用BASF公司的Sovermol 45、100、1092、1102牌号商品;
所述小分子二元醇选自一缩二丙二醇(DPG)、一缩二乙二醇(DEG)、1,2-丙二醇及1,4-丁二醇中的任意一种;
所述无机填料由纳米碳酸钙、重质碳酸钙、轻质碳酸钙中任意一种与氧化钙、3A分子筛、4A分子筛、中任意一种按照重量比8~10:1混合而成;所述重质碳酸钙优选400目碳酸钙或800目碳酸钙;
所述触变剂为气相二氧化硅;
所述除水剂为对甲苯磺酰异氰酸酯或原甲酸三乙酯。
所述助剂为抗氧剂和硅烷偶联剂按照重量比1:4~6配置的混合物,所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂245,所述硅烷偶联剂为KH-550或KH-560,二者均为市售商品。
本发明所述一种耐高温高强度聚氨酯结构胶的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)组分A的制备:
①按照上述各组分及重量份数准备原料:改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇、小分子二元醇、无机填料、触变剂、除水剂及助剂;
②将改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇及小分子二元醇按比例投入反应釜中,控制温度为110~120℃,抽真空并保温搅拌2~3h;
③将反应釜降温至60℃~70℃,加入无机填料和触变剂,以600~1500r/min的速度高速分散搅拌1~2h,然后加入助剂、除水剂,继续搅拌均匀,检测粘度合格出料;
(2)组分B的制备:将聚合MDI与液化MDI按照投料比例混合均匀即得;
(3)将步骤(1)制得的A组分与步骤(2)制得的B组分按照质量比4~6:1混合搅拌得到所述聚氨酯结构胶。
本发明所述的一种耐高温高强度聚氨酯结构胶可以用于三明治板、蜂窝板、金属复合板、隔断板的复合粘接。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明采用羟基杂化改性的蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇替代传统的聚醚多元醇,保证得到的产品具有较好耐水解性能,同时提高了产品的耐高温性能,经100℃水煮2h,滚筒剥离强度衰减小于10%;
(2)加入小分子二元醇,提高固化速度,常温和加温都可以达到很高的强度;
(3)对各种金属的粘接力都很优秀,具有较高的滚筒剥离强度;
(4)本发明得到的产品不使用任何溶剂,环保性能较好。
具体实施例
以下通过具体实施例说明本发明,但是本发明并不仅仅限定于这些实施例。若没有特别说明,所有原料均为市售商购产品。
实施例1
一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,由A组分和B组分按质量比为4:1组成;
所述A组分制备步骤如下:
(1)按照以下组分及重量份数准备原料:
(2)将改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇及小分子二元醇按比例投入反应釜中,控制温度为110~120℃,抽真空并保温搅拌2~3h;
(3)将反应釜降温至60℃~70℃,加入无机填料和触变剂,以600-1500r/min的速度高速分散搅拌1-2h,然后加入助剂、除水剂,继续搅拌均匀,检测粘度合格出料;
所述B组分为多异氰酸酯,将97份聚合MDI与3份液化MDI按照投料比例混合均匀即得。
实施例2
一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,由A组分和B组分按质量比为5:1组成;
所述A组分制备步骤如下:
(1)按照以下组分及重量份数准备原料:
(2)将改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇及小分子二元醇按比例投入反应釜中,控制温度为110~120℃,抽真空并保温搅拌2~3h;
(3)将反应釜降温至60℃~70℃,加入无机填料和触变剂,以600-1500r/min的速度高速分散搅拌1-2h,然后加入助剂、除水剂,继续搅拌均匀,检测粘度合格出料;
所述B组分为多异氰酸酯,将90份聚合MDI与10份液化MDI按照投料比例混合均匀即得。
实施例3
一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,由A组分和B组分按质量比为6:1组成;
所述A组分制备步骤如下:
(1)按照以下组分及重量份数准备原料:
(2)将改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇及小分子二元醇按比例投入反应釜中,控制温度为110~120℃,抽真空并保温搅拌2~3h;
(3)将反应釜降温至60℃~70℃,加入无机填料和触变剂,以600-1500r/min的速度高速分散搅拌1-2h,然后加入助剂、除水剂,继续搅拌均匀,检测粘度合格出料;
所述B组分为多异氰酸酯,将85份聚合MDI与15份液化MDI按照投料比例混合均匀即得。
实施例4
一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,由A组分和B组分按质量比为5:1组成;
所述A组分制备步骤如下:
(1)按照以下组分及重量份数准备原料:
(2)将改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇及小分子二元醇按比例投入反应釜中,控制温度为110~120℃,抽真空并保温搅拌2~3h;
(3)将反应釜降温至60℃~70℃,加入无机填料和触变剂,以600-1500r/min的速度高速分散搅拌1-2h,然后加入助剂、除水剂,继续搅拌均匀,检测粘度合格出料。
所述B组分为多亚甲基多苯基异氰酸酯。
对比实施例1
将凡特鲁斯POLYCIN D290替换成普通蓖麻油,其他同实施例1。
对比实施例2
将12份SOVERMOL 1092替换成6份聚醚多元醇N210与6份聚醚多元醇N303的混合物,其他同实施例1。
对比实施例3
将1,2-丙二醇替换成聚醚多元醇N204,其他同实施例1。
将各实施例及对比例得到的产品进行测试。粘度用NDJ-5S粘度计测定,以6号转子30rpm速度测试;硬度采用GB/T531-1999方法测试,取3次平均值;固化时间采用硬度达到最大值的时间来表示;剪切强度采用GB/T7124-2008方法测试;滚筒剥离强度采用GB/T1457-2005方法测试;结果如下表1:
表1各实施例及对比例制得的聚氨酯结构胶的测定结果
从表1中的测定结果来看,实施例1-4得到产品硬度为邵D75-80,对比例1-3产品硬度均在邵D75以下;在对比例2中,由于未使用支化聚醚多元醇为原料,硬度下降很明显,这说明该原料有助于提高硬度,从而提高粘接强度和耐温性。
在固化时间方面,对比例3没有使用小分子二元醇,导致固化时间比实施例1-4均要长很多,这说明加入小分子二元醇有助于提高产品在常温及加温条件下的固化速度。
针对铝片、不锈钢、镀锌板三种不同金属材料,实施例1-4产品的剪切强度高达8-14MPa,表现出很好的结构胶特性,并且好于对比例1-3。
在耐高温方面,经过100℃水煮2h后,实施例1-4产品的滚筒剥离强度衰减小于10%,而对比例1-3产品的滚筒剥离强度衰减达到30-40%,说明实施例1-4产品具有较好的耐温性。尤其在对比例2中,由于没有使用支化聚醚多元醇原料,水煮前的滚筒剥离强度比实施例1低很多,水煮后的滚筒剥离强度衰减幅度也大很多,说明支化聚醚多元醇作为原料对耐温性的改善有很好的作用。
Claims (7)
1.一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,其特征在于,由A组分和B组分按质量比为4~6:1组成;
所述A组分包括以下组分及各组分重量份数如下:
改性蓖麻油多元醇 15~30份,
支化聚醚多元醇 10~20份,
小分子二元醇 2~8份,
无机填料 30~60份,
触变剂 2~6份,
除水剂 1~3份,
助剂 1~3份;
所述A组分的粘度为25000-35000mPa•s;
所述B组分为多异氰酸酯,包括以下组分及各组分重量份数如下:
多亚甲基多苯基异氰酸酯 80~100份
碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯 0~20份;
所述改性蓖麻油多元醇为一种以蓖麻油为基础的羟基杂化改性物,官能度为2-3,为市售商品;所述改性蓖麻油多元醇为美国凡特鲁斯公司的POLYCIN D265、D290或T400商品;
所述支化聚醚多元醇为一种100%固含的支化的油脂化学聚醚多元醇,其羟值为100-1000mgKOH/g,官能度为2.5-4.0,为市售商品;
所述无机填料由纳米碳酸钙、重质碳酸钙、轻质碳酸钙中任意一种与氧化钙、3A分子筛、4A分子筛中任意一种按照重量比8~10:1混合而成;
所述触变剂为气相二氧化硅;
所述除水剂为对甲苯磺酰异氰酸酯或原甲酸三乙酯;
所述助剂为抗氧剂和硅烷偶联剂按照重量比1:4~6配置的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,其特征在于,所述小分子二元醇选自一缩二丙二醇、一缩二乙二醇、1,2-丙二醇及1,4-丁二醇中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,其特征在于,所述支化聚醚多元醇使用BASF公司的Sovermol 45、100、1092、1102牌号商品。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,其特征在于,所述重质碳酸钙为400目碳酸钙或800目碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温高强度聚氨酯结构胶,其特征在于,所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂245,所述硅烷偶联剂为KH-550或KH-560,二者均为市售商品。
6.权利要求1至5任一项所述的一种耐高温高强度聚氨酯结构胶的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
(1)组分A的制备:
①按照上述各组分及重量份数准备原料:改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇、小分子二元醇、无机填料、触变剂、除水剂及助剂;
②将改性蓖麻油多元醇、支化聚醚多元醇及小分子二元醇按比例投入反应釜中,控制温度为110~120°C,抽真空并保温搅拌2~3h;
③将反应釜降温至60°C~70°C,加入无机填料和触变剂,以600~1500r/min的速度高速分散搅拌1~2h,然后加入助剂、除水剂,继续搅拌均匀,检测粘度合格出料;
(2)组分B的制备:将聚合MDI与液化MDI按照投料比例混合均匀即得;
(3)将步骤(1)制得的A组分与步骤(2)制得的B组分按照质量比4~6:1混合搅拌得到所述聚氨酯结构胶。
7.权利要求1至5任一项所述的一种耐高温高强度聚氨酯结构胶的应用方法,其特征在于,所述聚氨酯结构胶可用于三明治板、蜂窝板、金属复合板、隔断板的复合粘接。
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